电动式管道爬行火焰切割机的设计

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1、ee电动式管道爬行火焰切割机的设计作者：ee（ee）指导老师：ee 摘要管道火焰切割机是利用燃气和氧气将工件快速燃烧，达到切断工件的目的，其优点是在线设备轻，一次性投资省，适应工件的温度宽；缺点是切割渣不易处理，金属损耗大，但当工件较长时，金属损耗则较少。本次课题实际内容主要是针对管道爬行火焰切割机的机械部分进行研究和设计。电动式火焰切割机是利用电驱动切割机进行工作。火焰切割的主要特点是：投资少，切割设备的外形尺寸较小，切缝比较平整，并不受工件温度和断面大小的限制。但切割时间长、切缝宽，切口处的金属损耗严重，污染严重。切割时产生的烟雾和熔渣污染环境，需要繁重的清渣工作。关键词 管道 ;火焰切割

2、机 ;电动式;Electric crawling pipeline flame cutting machine designAuthor:ee(ee)Guiding teacher:eeAbstract:Pipe flame cutting machine is to use gas and oxygen to the workpiece fast combustion, to cut off the purpose of the workpiece, its advantage is online equipment light, one-time investment province,

3、adapt to the temperature of the workpiece width; Defect is cutting slag not easy processing, metal loss is big, but when the workpiece is longer, the loss of metal, less likely. This topic is mainly for the actual content crawling pipeline fire burning cutting machine mechanical parts for research a

4、nd design.Flame cutting machine is to use oxygen and all kinds of gas combustion flame to cut workpiece. The main characteristic of flame cutting is: less investment, cutting equipment appearance smaller, cut seam compares level, not by the workpiece and section size limit temperature. But cutting t

5、ime long, cutting time long, cut seam width, and the incision of the loss of metal in serious, serious pollution. Cutting the smoke and produce slag pollution of the environment, need heavy qing slag work.Key words： pipeline ;flame cutting machine ;electricity ;目 录目 录I第一章 绪 论11.1坡口机的研究概况12.2坡口机的分析和展

6、望32.2.1坡口机分析32.2.2坡口机水下作业过程及其原理42.2.3坡口机设计构想和其展望4第二章 课题方案的选择6第三章 火焰切割机结构设计及计算113.1 火焰切割主要参数的确定113.1.1 气体压力123.1.2 气体消耗量123.1.3 预热时间133.1.4 切割速度133.1.5. 切割时间133.2 火焰切割机的机构133.2.1 切割机构133.2.2 传动机构173.2.3 导向支撑系统243.2.4动力源的选型253.2.5其他辅助部分设计27总 结28致 谢29参考文献3057第一章 绪 论我们国家是一个海洋大国，有着300多平方公里的领海区域。海洋是一个物产丰富

7、的资源库，我们生活用品好多都取自海洋中，最近几年海洋资源的竞争也在各国中频频发生，像南海问题，钓鱼岛问题，都说明了海洋资源的重要性。21世纪是世界向海洋进军的世纪。为进行海上石油开发、海洋科学研究、海底矿藏勘探开发、海底管道、电缆等的敷设和检查、海底打捞救生以及军事应用，迫切需要进一步开发水下作业技术。水下技术，我们国家起步较晚，但近几年来发展很快。尽管在这方面已取得了一些成绩，但是还需要进一步发展，以使海洋作业更加方便、快捷。其中水下工程技术就是需要尽快发展的一种多元科学技术。水下工程技术通常是指海洋工程中围绕海底油气及其它矿产资源的勘探、开采和救助打捞工程所需要的设备、设施的设计、建造及施

8、工工艺和作业技术。自上世纪60年代以来，水下工程技术迅速发展。60年代到70年代期间，美、英、法、德、日、挪威等世界主要海洋国家，相继建立了一批海洋开发研究机构，如日本海洋技术中心（JAMSTEC）、法国国立海洋开发中心（CNEXO）、挪威水下技术中心（NUC）等，极大地促进了海洋开发进程及海洋技术研究工作。此外，各国近海工程公司和潜水公司，也纷纷进行水下科学技术的研究和水下作业设施的开发，其中美国、英国、法国等一些公司等都具有较强的实力，在潜水技术、ROV技术、水下作业工具技术、水下焊接技术及装备、水下检测技术与检测仪器方面处于领先地位。海底油气输送管道维修作业系统是水下工程技术的一个部分，

9、维修作业的主要任务是研制一套海洋环境下能够对单双层海底管道进行吊装、切割、去表皮、开坡口、对口、清理等作业的机具并能够快速修复海底管道。下面就安装取材作业机中的开坡口机的发展概况作详细介绍。1.1坡口机的研究概况在管道铺设或管接修复过程中，需要对管道进行切割/开坡口作业，以便进行焊接。切割/坡口机是管道换接修复过程中不可缺少的专业设备，它所涉及的各项技术在国外有成形产品出售。我国的产品多数为模仿国外制造。经网上查阅资料知道，国外具有代表性的坡口机产品有以下几种。1）火焰切割/坡口机美国H&M公司生产两种火焰切割/坡口机：钢带式火焰切割和坡口机采用铝制机身，重量轻，适合现场切割管道，坡口机的导轨

10、采用不锈钢凸缘导轨，一种导轨可适用多种管径（钢带通过搭接，直径可调），行走稳定准确，切割线不错位。坡口角度可调。带有15mm电动遥控器，速度可调，正反转控制，非常适应海上平台导管架切割和管道切割。产品适用管径为250-2400mm的管道。马鞍形环齿轮式火焰切割( 坡口机适合车间高效率下料，而且可扩展成斜口切割机。铝制机身，重量轻，装配精度极高，鞍座和环齿轮同轴度达到)0.64mm，端面垂直度达到0.38mm。电动型配15mm长遥控电缆，可调速和正反转。一种机型可适用四种相邻管径。坡口角度可调。配双割把架，可以同时割出双侧坡口。配圆度靠轮，可以适应不圆的管子切割。系列产品，适用管径为50-120

11、0mm的管道。2）管端坡口机意大利“ 古倍喜” 公司生产内卡式、外卡式坡口机和管端坡口车床。内卡式管道坡口机有两个型号，适合于小管径管道加工坡口。它由气动操作，防爆，适用于石化炼油企业管道维修。坡口机工作时通过超强自锁内卡芯轴卡于管道内，不打滑，不振颤，不弯曲变形。外卡式管道坡口机有多个型号，采用多刀车削方式，适用于小管径管道。管端坡口车床内径卡紧，便携，尤其适合厚壁管端加工处理。3）全自动柔性切管机日本板桥全自动柔性轴切管机结构比较特殊，机头没有任何动力马达，动力来自柔性扭矩传输缆轴。可以对管道进行切割、开槽等作业。适用于铸铁管、水泥管、钢管、石棉管和塑料管等。能够快速、安全作业，也可在水中

12、作业。最大切割厚度达60mm。4)爬管式管道切割/坡口机美国瓦奇T-L-C爬管式切割( 坡口机是一种便携式铣削机，它通过链条将机体固定在管道上，驱动链轮使机体带着旋转的切割刀和坡口刀沿链条爬行一周，完成管道的切割和开坡口。它由液压驱动，可以在管子水平或者垂直方向作业，也可以在壕沟和180m 深水下作业。它可以在带压的管道或者罐体上进行冷切割和坡口加工，加工精度高，安全防爆，特别适合恶劣环境（ 风沙、污泥、水下） 工作，适合海上钻井、铺管及各种水上安装工程。2.2坡口机的分析和展望2.2.1坡口机分析在上述介绍的各种切割( 坡口机中，现场作业效果最好的坡口机属美国Wachs和Mathey公司的爬

13、管式切割! 坡口机，在管道维修这一领域有很强的实用性。它具有如下特点：（1）应用面广。由气动或者液压驱动，它可以在管子水平或者垂直方向作业，安装防腐外壳后可以在壕沟和深水下作业。（2）加工对象范围大。直径为150-1800mm的碳钢、不锈钢、球墨铸铁、铸铁及大部分合金材料管道。甚至直径达100m的油罐。（3）铣削切割方式，可以切下4.17-75mm的金属，而且不改变机加工表面的物理性能。（4）加工精度较高。一般情况下，端面垂直度在1.56mm范围内。如果使用导轨附件可将加工精度保持在0.125mm以内。采用导轨和特殊导轨轮可在零能见度下进行垂直切割、水下切割及多道切割。（5）安全防爆。切割机在

14、易爆的环境下可以在天然气、原油及燃料管上作业，它曾经用于切割导弹燃料系统。（6）安装简单。将可调节的驱动链条连接起来并扣紧在管道上，便可开动机器。（7）海上管道维护。液压型的切割! 坡口机采用全封闭液压系统，特别适合恶劣环境（ 风沙、水下）工作。适合海上钻井、铺管及各种水上安装工程。（8） 抗腐蚀。使用不锈钢螺丝、特殊轴承、铅封及锌层等附件，可防止盐水作业下的腐蚀。2.2.2坡口机水下作业过程及其原理（1）链条固定装置。管道切割/坡口机由链条固定在被切割/开坡口管道上，为了适应不同的管径，并保持链条始终紧贴管子处于张紧状态，采用前三个张紧轮和后三个张紧轮的不同组合来实现。（2）径向进给机构。主

15、液压马达驱动切割/坡口刀旋转，形成切削主运动。（3） 周向爬行机构。径向切透后，进给液压马达驱动链轮使主机沿管道作周向爬行，形成切削进给运动。其中两个液压马达互锁，防止刀具不旋转的时候链轮旋转，损坏机器。（4）刀片。分为切割刀和坡口刀两种，切割刀和坡口刀有多种规格，不同的刀片直径对应切割/坡口不同的管道壁厚。2.2.3坡口机设计构想和其展望海洋油气资源的开发是海洋开发的紧要构成局部，其中海底破损油气管道的维修又是确保海底开采的油气顺利运输、防止海洋污染的必要保证。我国在北海、南海和东海等海域进行海上油气开发，海底油气输送管道一般有单层管和双层管两种，单层管主要结构是单层钢管外面覆盖一层钢筋混凝

16、土，双层管主要结构是在两层钢管中间添加有保温层。北海、南海和东海的海底油气管道铺设已经近20年，许多管道面临着破损的危险。目前，我国海底破损油气管道都是聘请国外的专业公司进行维修，大多是美国的公司，每次维修都需要花费几百万元人民币，价格昂贵。随着时间的推移，现在工作的海底油气管道破损率会越来越高，每年需要维修的次数也会不断增加，因此急需将海底油气管道维修作业系统国产化。针对海底管道维修系统希望建立一系列性能可靠、体积小巧、自动化程度高的作业机具，用于管道维修。这不仅能使我国在相关领域的科技水平得到提高，避免受国外公司技术保密的限制，提高海底油气管道维修的效率，同时还能使每年维修海底油气管道的费

17、用大大降低。缩短我国与世界发达国家在这一领域技术水平的差距，同时还会提高我国在海洋开发方面的国际地位和竞争能力。从目前国外发展现状来看，爬管式坡口机不仅能在水下工作，也能在干式环境中工作，而且能适应大范围管径的管道切割/开坡口作业。但是该坡口机属于半自动的，针对不同材质、不同性能的材料所用切削速度应是多少，需要靠人工根据经验作现场调整。如遇能见度较差的海情，作业将非常困难；而且我国海域环境较为复杂，该坡口机还需要进一步完善。我国的科技工作者应在对国外坡口机的先进技术进行研究的基础上，针对不同材料，从切削性能、切削精度、可靠性等因素出发，深入研究，采用先进控制方法，设计自己的自动化爬管式坡口机，

18、为我国的水下工程技术发展做出贡献。第二章2.电机选择2.1电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为：；工作机所需功率为：；传动装置的总效率为：；传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得：所需电动机功率为：略大于 即可。选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比（1）总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图 图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2

19、.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。4选小齿轮齿数，大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即3.2.1确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数1。（2）由机械设计第

20、八版图10-30选取区域系数。（3）由机械设计第八版图10-26查得，则。（4）计算小齿轮传递的转矩。（5）由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数（6）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应力循环次数。（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数; 。（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计第八版式（10-12）得（11）许用接触应力3.2.2计算（1）试算小齿轮分度圆直径=49.56mm（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及

21、模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）计算纵向重合度0.318124tan=20.73（5）计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度，由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同，故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得（7）计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式（10-17）3.3.1确定计算参数（1）计算载荷系数。 =2.09（2）根据纵向重合度 ，

22、从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数（3）计算当量齿数。（4）查齿形系数。由表10-5查得（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得（6）由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；（7）由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ，；（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得（9）计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取2，已可满足弯曲强度。但为了同时

23、满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ，则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低速级取m=3;由 取圆整后取表 1高速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m22压力角2020分度圆直径d=227=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径表 2低速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m33压力角2020分度圆直径d=327=54=

24、2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径4.轴的设计4.1低速轴4.1.1求输出轴上的功率转速和转矩 若取每级齿轮的传动的效率,则4.1.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力 ,径向力 及轴向力 的4.1.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据机械设计第八版表15-3,取 ,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩, 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手

25、册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为2500000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.1.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 图4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴

26、承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取 低速轴的

27、相关参数：表4-1功率转速转矩1-2段轴长84mm1-2段直径50mm2-3段轴长40.57mm2-3段直径62mm3-4段轴长49.5mm3-4段直径65mm4-5段轴长85mm4-5段直径70mm5-6段轴长60.5mm5-6段直径82mm6-7段轴长54.5mm6-7段直径65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与

28、轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。4.2中间轴4.2.1求输出轴上的功率转速和转矩4.2.2求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为：（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为：4.2.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径。图 4-24.2.4初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为dD*T=35mm

29、72mm18.25mm，故，；（2）取安装低速级小齿轮处的轴段2-3段的直径 ；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度，取。（3）取安装高速级大齿轮的轴段4-5段的直径齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。 4.2.5轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=22mm14mm。键槽用键槽铣刀加工，长

30、为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。中间轴的参数：表4-2功率10.10kw转速362.2r/min转矩263.61-2段轴长29.3mm1-2段直径25mm2-3段轴长90mm2-3段直径45mm3-4段轴长12mm3-4段直径57mm4-5段轴长51mm4-5段直径45mm4.3高速轴4.3.1求输出轴上的功率转速和转矩若取每级齿轮的传动的效率,则4.3.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮

31、的分度圆直径为4.3.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003 或手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为560000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.4轴的结构设计4.4.1拟定轴上零件的装配方案图4-34.4.2根

32、据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=45mm .半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面上,故 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。3）取安装齿轮处的轴段4-5段,做成齿轮轴；已

33、知齿轮轴轮毂的宽度为61mm，齿轮轴的直径为62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取。 5）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公

34、差为m6。高速轴的参数：表4-3功率10.41kw转速1460r/min转矩1-2段轴长80mm1-2段直径30mm2-3段轴长45.81mm2-3段直径42mm3-4段轴长45mm3-4段直径31.75mm4-5段轴长99.5mm4-5段直径48.86mm5-6段轴长61mm5-6段直径62.29mm6-7段轴长26.75mm6-7段直径45mm5.齿轮的参数化建模5.1齿轮的建模（1）在上工具箱中单击按钮，打开“新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”选项，在“子类型”列表框中选择“实体”选项，在“名称”文本框中输入“dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建”对话框

35、2取消选中“使用默认模板”复选项。单击“确定”按钮，打开“新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid”选项，如图5-2所示，最后单击”确定“按钮，进入三维实体建模环境。图5-2“新文件选项”对话框（2）设置齿轮参数1在主菜单中依次选择“工具”“关系”选项，系统将自动弹出“关系”对话框。2在对话框中单击按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内容如图5-4所示，完成齿轮参数添加后，单击“确定”按钮，关闭对话框。图5-3输入齿轮参数（3）绘制齿轮基本圆在右工具箱单击，弹出“草绘”对话框。选择FRONT 基准平面作为草绘平面，绘制如图5-4所示的任意尺寸的四个圆。（4）

36、设置齿轮关系式，确定其尺寸参数1按照如图5-5所示，在“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。2双击草绘基本圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为、修改的结果如图5-6所示。 图5-4草绘同心圆 图5-5“关系”对话框 图5-6修改同心圆尺寸 图5-7“曲线：从方程”对话框（5）创建齿轮齿廓线1在右工具箱中单击按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲线选项” “从方程” “完成”选项，打开“曲线：从方程”对话框，如图5-7所示。2在模型树窗口中选择坐标系，然后再从“设置坐标类型”菜单中选择“笛卡尔”选项，如图5-8所示，打开记事本窗口。3在

37、记事本文件中添加渐开线方程式，如图5-9所示。然后在记事本窗中选取“文件” “保存”选项保存设置。图5-8“菜单管理器”对话框 图5-9添加渐开线方程4选择图5-11中的曲线1、曲线2作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点PNTO。参照设置如图5-10所示。曲 线1曲 线 2图5-11基准点参照曲线的选择 图5-10“基准点”对话框5如图5-12所示，单击“确定”按钮，选取基准平面TOP和RIGHT作为放置参照，创建过两平面交线的基准轴A_1，如图6-13所示。图5-12“基准轴”对话框 图5-13基准轴A_16如图5-13所示，单击“确定”按钮，创建经过基准点PNTO和基准轴A_1的基准平面

38、DTM1,如图5-14所示。5 5-15基准平面对话框 5-15基准平面DTM17如图5-16所示，单击“确定”按钮，创建经过基准轴A_1，并由基准平面DTM1转过“-90/z”的基准平面DTM2，如图5-17所示。图5-16“基准平面”对话框 图5-17基准平面DTM28镜像渐开线。使用基准平面DTM2作为镜像平面基准曲线，结果如图5-18所示。图5-18镜像齿廓曲线（6）创建齿根圆实体特征1在右工具箱中单击按钮打开设计图标版。选择基准平面FRONT作为草绘平面，接收系统默认选项放置草绘平面。2在右工具箱中单击按钮打开“类型”对话框，选择其中的“环”单选按钮，然后在工作区中选择图5-19中的

39、曲线1作为草绘剖面。再图标中输入拉伸深度为“b”，完成齿根圆实体的创建，创建后的结果如图5-20所示。图5-19草绘的图形 5-20拉伸的结果（7）创建一条齿廓曲线1在右工具箱中单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选取基准平面FRONT作为草绘平面后进入二维草绘平面。2在右工具箱单击按钮打开“类型”对话框，选择“单个”单选按钮，使用和并结合绘图工具绘制如图5-21所示的二维图形。图 5-21 草绘曲线图 5-22显示倒角半径3打开“关系”对话框，如图5-22所示，圆角半径尺寸显示为“sd0”，在对话框中输入如图5-23所示的关系式。图5-23“关系“对话框（8）复制齿廓曲线1在主菜单中依次选择“

40、编辑” “特征操作”选项，打开“菜单管理器”菜单，选择其中的“复制”选项，选取“移动”复制方法，选取上一步刚创建的齿廓曲线作为复制对象。图5-24依次选取的 菜单2选取“平移”方式，并选取基准平面FRONT作为平移参照，设置平移距离为“B”，将曲线平移到齿坯的另一侧。图5-25输入旋转角度3继续在“移动特征”菜单中选取“旋转”方式，并选取轴A_1作为旋转复制参照，设置旋转角度为“asin(2*b*tan(beta/d)”，再将前一步平移复制的齿廓曲线旋转相应角度。最后生成如图5-26所示的另一端齿廓曲线。图5-26创建另一端齿廓曲线（9）创建投影曲线1在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框

41、。选取“RIGUT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参照平面，参照方向为“右”，单击“草绘”按钮进入草绘环境。2绘制如图5-27所示的二维草图，在工具栏内单击按钮完成草绘的绘制。图5-27绘制二维草图3主菜单中依次选择“编辑” “投影”选项，选取拉伸的齿根圆曲面为投影表面，投影结果如下图5-28所示。图5-28投影结果（10）创建第一个轮齿特征1在主菜单上依次单击“插入” “扫描混合”命令，系统弹出“扫描混合”操控面板，如图5-29所示。2在“扫描混合”操控面板内单击“参照”按钮，系统弹出“参照”上滑面板，如图6-30所示。图5-29 “扫描混合”操作面板 图5-30“参照”上滑面板3在“

42、参照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框内选择“垂直于轨迹”选项，在“水平/垂直控制”下拉列表框内选择“垂直于曲面”选项，如图5-30示。4在绘图区单击选取分度圆上的投影线作为扫描混合的扫引线，如图5-31示。扫描引线图5-31选取扫描引线5在“扫描混合”操作面板中单击“剖面”按钮，系统弹出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中选择“所选截面”选项，如图5-32所示。图5-32“剖面”上滑面板 图5-33 选取截面6在绘图区单击选取“扫描混合”截面，如图5-33所示。7在“扫描混合”操控面板内单击按钮完成第一个齿的创建，完成后的特征如图5-34所示。图5-34完成后的轮齿特征 图5-35“选择性粘

43、贴“对话框(11)阵列轮齿1单击上一步创建的轮齿特征，在主工具栏中单击按钮，然后单击按钮，随即弹出“选择性粘贴”对话框，如图5-35所示。在该对话框中勾选“对副本应用移动/旋转变换”，然后单击“确定”按钮。图5-36 旋转角度设置 图5-37复制生成的第二个轮齿2单击复制特征工具栏中的“变换”，在“设置”下拉菜单中选取“旋转”选项，“方向参照”选取轴A_1，可在模型数中选取，也可以直接单击选择。输入旋转角度“360/z”,如图6-36所示。最后单击按钮，完成轮齿的复制，生成如图6-37所示的第2个轮齿。3在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单中单击“编辑”

44、 “阵列”命令，系统弹出“阵列”操控面板，如图6-38所示。图5-38 “阵列”操控面板图5-39 完成后的轮齿 图5-40齿轮的最终结构4在“阵列”操控面板内选择“轴”阵列，在绘图区单击选取齿根园的中心轴作为阵列参照，输入阵列数为“88”偏移角度为“360/z”。在“阵列”操控面板内单击按钮，完成阵列特征的创建，如图5-39所示。5最后“拉伸”、“阵列”轮齿的结构，如图5-40所示致谢本论文是在ee老师的悉心指导下完成的。e老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学

45、术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向e老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。感谢CAD培训中心老师的指导和帮助。后文是被我人为屏蔽掉了，想要原版吗？小伙伴，在第2章电机选择中CAD图里找我联系方式吧参考文献1王定.矿用小绞车M.北京:煤炭工业出版社,1981.2程居山.矿山机械M.徐州:中国矿业大学出版社,2005.8.3王洪欣,李木,刘秉忠.机械设计工程学M.徐州;中国矿业大学出版社,2001.4唐大放,冯晓宁,杨现卿.

46、 机械设计工程学M.徐州;中国矿业大学出版社,2001.5成大先.机械设计手则M.北京;化学工业出版社,2002.6寿楠椿,弹性薄板夸曲M.北京;高等出版社.1987.7刘鸿文.材料力学M. 北京;高等出版社.2004.8夏荣海,赫玉深.矿井提升设备M. 徐州:中国矿业大学出版社,1987.9国家发展和改革委员会.调度绞车M.北京：机械工业出版社 ，2007. 10编委会，新编机械设计知识百科-常用技术资料、计算方法、标准数据速查手册M.北京工业出版社，2000.11李洁，最新国内外起重机械使用技术性能及安全管理规章制度实务全书M.北京：机械工业出版社，2001.12编委会，煤矿机械设备选型、

47、安装、检修维护技术守则M.北京：机械工业出版社，2003.13李洁，煤矿机械设备设计方法、机械制图、制造加工与故障排除实用手册M.北京：机械工业出版社，2005.14于文景、李富群，现代化煤矿机械设备安装调试、运行监测、故障诊断、维护保养与标准规范全书M.北京：机械工业出版社，2003.15编委会，煤矿机械设备选型安装检修维护技术手册M.北京：机械工业出版社，2001.16 罗名佑.行星齿轮传动M.北京：高等教育出版社，1984.17 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M. 第五版.北京：高等教育出版社，2006.18 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理M. 第七版.北京：高等教育出版社，200

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49、手册M.北京：机械工业出版社，1990.28 佟纯厚.近代交流调速M. 第二版.北京：冶金工业出版社，1995.29 刘竞成. 交流调速系统M.上海交通大学出版社，1984.30 韩安荣.通用变频器及应用M.第二版.北京：机械工业出版社，2000.31 杨兴瑶. 电动机调速的原理及系统M. 第二版.北京：水利电力出版社，1979.32 B.H.鲁坚科.行星与谐波传动结构图册M.北京：机械工业出版社，1986.33 HuI1 CChapter l，Rapid prototyping and manufacturing：fundamentals of stereolithography(J)SME Dearborn MI，l992，l.23.34 KarrerP,Corbels，Ander C J ，et al. Containingfilling agents :application to stereophotolithography. J Polym Sci Polym Chem Ed ，1992,30:2715.第4页 共30页